پیش‌بینی تاب‌آوری آبخیز دشت مرودشت با استفاده از یک چارچوب ترکیبی مبتنی بر WoE

چکیده مقاله

مقدمه و هدف در قرن پیش‌رو با تشدید خشک‌سالی‌ها و افزایش فعالیت‌های‌ انسانی بر منابع آب‌های زیرزمینی، ارزیابی تاب‌آوری سامانه­های آبخوان به‌عنوان یک شاخص مهم پایداری منابع آب، اهمیت ویژه‌ای دارد. ازاین‌رو، برای سنجش توانایی آبخوان در بازگشت به وضعیت مطلوب پس از فشارهای آب‌شناختی، از شاخص کمّی (CRS) به‌عنوان معیار، استفاده می‌شود. دشت مرودشت با 148 هزار هکتار زمین‌های زارعی آبی، 22 هزار هکتار زمین‌های دیم، قطب کشاورزی استان فارس است. اما به‌دلیل برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی چالش‌های مختلفی مانند افت سطح آب زیرزمینی، فرونشست و شکاف‌های پرشماری رخداده است که خطر فرونشست در نواحی باستانی تخت‌جمشید و نقش‌رستم نیز نمایان است. ازاین‌رو، این پژوهش با رویکرد جامع تلفیق مدل وزن‌دهی شواهد (WoE)، روش‌های انتخاب ویژگی پیشرفته و روش‌های اعتبارسنجی و با هدف پیش‌بینی تاب‌آوری آب‌های زیرزمینی در آبخیز دشت مرودشت اجرا شد و نقشه کاربردی و قابل‌ اطمینان توزیع مکانی تاب‌آوری آب‌های زیرزمینی این دشت، برای تصمیم‌گیری‌‌‌های مدیریتی تولید شد. مواد و روش‌ها در این پژوهش، ابتدا ۲۱ متغیر محیطی، آب‌زمین‌شناختی و اقلیمی به‌عنوان عامل‌های تعیین‌کنندة وضعیت آب‌های زیرزمینی شناسایی و به‌‌شکل لایه‌های شبکه‌ای تهیه شدند. سپس، با به‌کارگیری یک رویکرد چندمرحله‌ای ویژگی‌ها مبتنی بر پراکنش، همبستگی، هم‌خطی و اطلاعات متقابل، انتخاب شدند. در این پژوهش، 10 عامل از مؤثرترین عامل‌ها (تراکم کرنل چاه‌های بهره‌برداری، تراکم آبراهه، فاصله از چاه‌های کشاورزی، فاصله از گسل، انحنای سطح، فاصله از چاههای صنعتی، میانگین افت، ضخامت آبخوان، فاصله از آبراهه اصلی، تراکم چاه‌های بهره برداری) برای مدل‌سازی نهایی انتخاب شدند. روابط میان شاخص CRS و این عامل‌ها با روش ترکیب شواهد و محاسبه وزن‌های WoE تعیین شد. با جمع وزن‌هایWoE ، نقشه نهایی تاب‌آوری تولید و سپس بر اساس روش طبقه‌بندی چندکی به پنج طبقه تقسیم شد. اعتبارسنجی مدل با 3 روش اعتبارسنجی متقاطع طبقه‌بندی‌شده، روش بوت‌استرپ (1000 تکرار) و تحلیل واسنجی، انجام شد. نتایج و بحث یافته‌های اعتبارسنجی مدل نشان داد که عملکرد مدل در پیش‌بینی‌ شاخص تاب‌آوری آب‌های زیرزمینی (CRS) بسیارخوب (920/0= AUC) و پایداری آماری آن قابل ‌اطمینان است. در آبخیز مطالعه‌شده تاب‌آوری آب زیرزمینی با طبقات مختلف و دقت مناسب، شناسایی شد. نقشه نهایی بر اساس روش طبقه‌بندی چندکی به پنج طبقه بسیارکم (0/223 - 0)، کم (0/367 – 0/223)، متوسط (0/503 – 0/367)، زیاد (0/669 – 0/503)، خیلی‌زیاد (1 – 0/669)، تقسیم شد. این طبقات منعکس‌کننده تغییرپذیری ذاتی داده‌ها بودند. زیرا بر اساس توزیع تجربی اندازه‌های شاخص بهنجارشده، که از ترکیب وزن‌های WoE عامل‌های مؤثر محاسبه شدند، هر طبقه تقریباً شامل 20% از سطح مطالعه‌شده بود. در این پژوهش، اندازه‌های کم شاخص تاب‌آوری در بیشتر مناطق (میانگین = 0/048) بیانگر تاب‌آوری بسیارکم سامانة آبخوان در برابر فشارهای آب‌شناختی بود. نتیجه‌گیری و پیشنهادها بر اساس نتایج این پژوهش می‌توان مناطق بحرانی با کمترین تاب‌آوری را شناخت. از این‌رو، پیشنهاد می‌شود بر پایة نتایج به‌دست آمده مناطقی که در طبقه بسیار کم تاب‌آوری هستند باید در اولویت اول برنامه‌ریزی‌های مدیریتی مانند کاهش برداشت‌های غیرمجاز، اجرای طرح‌های تغذیه مصنوعی، ایجاد مناطق حفاظتی و نظارتی فنی- حقوقی باشند و در آنها نظارت شدید انجام شود. افزون بر این، پیشنهاد می‌شود از این چارچوب مدل‌سازی به‌عنوان یک مبنای علمی قابل ‌تعمیم برای ارزیابی تاب‌آوری آب‌های زیرزمینی در دیگر دشت‌های بحرانی کشور استفاده شود.